Interferometrisches Hochgeschwindigkeitstracking mehrerer diffundierender Partikel in nano-fluidischen Kompartimenten

Ob zwei Partikel (Vesikel) in einer lebenden Zelle genügend intensiv in Kontakt treten können, kann im Extremfall über Leben und Tot eines ganzen Organismus entscheiden (z.B. bei Tuberkulose). Dies hat biochemische Ursachen, ist aber auch eine Folge von physikalischen Wechselwirkungen in der Zelle. Hierbei spielen auch hydrodynamische bzw. entropische Kräfte eine Rolle, die wiederum von der Größe des sie umgebenden Kompartiments abhängen. Als Modellsystem zur Untersuchung dynamischer Wechselwirkungen von mindestens N = 2 Partikeln (Beads) dient hier ein optisches Fangpotential, welches es den Beads ermöglicht, durch Diffusion häufig in Kontakt zu treten. Hierbei oszilliert eine optische Falle um ca. 10 µm mit bis zu 1000 Hz und erzeugt so ein längliches Fallenpotential, welches von den frei diffundierenden Beads nicht mehr aufgelöst werden kann. Durch das Scannen des Fanglasers über die Beads wird gleichzeitig auch deren 3D Position interferometrisch mit bis zu 2000 Hz aufgezeichnet. Aus den Diffusionstrajektorien der Partikel lassen sich die Wechselwirkungen zwischen den Partikeln und der Einfluss von nahen Grenzflächen (der Kompartimente) untersuchen.